汽車級瞬態電壓抑制器，提供專業級保護

挑戰

無論是傳統汽車和新能源汽車，安全、綠色、舒適的汽車電子系統是共同的訴求，汽車安全性包括零失效、功能安全和自診斷模塊;環境友好性指通過車載網絡的使用來減輕車重，從而降低能耗，還包括采用環保材料和工藝;強大的圖形圖像處理技術，直觀友好的人機界面都為駕駛者帶來舒適的駕駛體驗。

汽車中電子器件的技術含量和數量是衡量汽車性能一個重要標志。隨著人們對駕駛的舒適性、安全性、娛樂性和經濟性的要求日益苛刻，使汽車電子系統變得更加復雜，汽車中電子器件的數量也越來越多。ABS、電子點火系統、氣囊保護和倒車雷達等許多功能現已被當作標準配置，而這還遠遠不夠，因為人們對更精準的汽車控制和娛樂享受的追求沒有停歇。

然而，汽車電子的設計者在系統設計過程期間，將面臨眾多的技術挑戰，包括設計各種克服電氣危害的電路保護方法。這些系統中電氣危害的三大主要來源是靜電放電(ESD)、雷電以及電力電子電路中的開關性負載。克服破壞車輛電子設備的瞬態浪涌是設計過程中最大的挑戰。

解決方案

汽車電子電路保護包括消除瞬態浪涌，因其將損害控制單元、娛樂系統電子設備、傳感器、噴油嘴、閥門、電機、12/24/42V傳動系統和水解控制器等等。

Littelfuse瞬態電壓抑制器(TVS)保護什么?

如圖1所示，力特瞬態電壓抑制器為車輛的四大主要類型系統提供保護：安全性系統、高性能系統和低輻射、舒適系統和便捷系統，以及混合動力汽車系統。

現代汽車設計中，所有車載電子設備連接到電池和交流發電機上。如圖2所示，交流發電機的輸出不穩定，用于為車輛其它系統提供電力前，要求進一步調試。今天，大部份交流發電機具有穩壓二極管，從而防止負載波動引起的浪涌電壓;但是，這些遠遠不夠。啟動或切換感性負載期間，因為斷開電池，從而產生尖峰電壓或瞬變，如不糾正，這些瞬變會沿著電力線傳輸，導致個人電子設備和傳感器出現故障或永久性破壞車輛電子系統，從而影響整體可靠性。

汽車瞬態浪涌(非ESD)標準TPSMA6L

Littelfuse是瞬態電壓抑制二極管產品的主要供應商。LittelfuseTPSMB和TPSMA6L系統瞬態電壓抑制二極管可為敏感電子設備提供二次瞬態電壓保護、因負載變化引起的瞬變和其它瞬變電壓事件。汽車級TVS系列以小封裝提供優越的電氣性能，允許設計者升級他們的電路保護，而勿須更改其現有設計包裝，或在新電路布局中，提供更有力的保護方案。

圖1 車輛系統受到瞬態浪涌危害

交流發電機/調壓器組裝(實際電路全波整流)

圖2 車輛電氣系統中大部分的瞬變由交流發電機造成

12V/24V系統中，負載變化引發的電壓波動要求高能瞬態電壓抑制二極管。

汽車市場有兩大主要標準，概述了瞬態浪涌的防護：日本、美國和國際市場的JASO和ISO7637-2(浪涌)測試。JASO A-1 闡述了14V車輛系統的測試條件;JASO D-1闡述了27V車輛的測試條件。 以下測試標準是國際和美國的測試標準，包括負載變化、開關瞬變和靜電放電威脅。

國際標準ISO 7637：

• 適用于公路車輛— 通過傳導和耦合進行電氣干擾。

美國國家標準：

• SAE(汽車工程師學會)J1113

• GM 9105、ES-F2af-1316-AA 福特 (偉世通)

關于ISO7637-2 脈沖的更多信息：

• 汽車電磁兼容瞬變要求

圖3a 不同脈沖的浪涌波形及其大小

汽車環境測試級別

表 1 各脈沖 ISO7637-2 的測試級別

• 各脈沖的四種性能級別

–不同 o/c 電壓

–負極和正極

–脈沖持續時間 0.1–400ms

–單一脈沖和脈沖串

–瞬變電壓抑制及其工作模式

圖 3b 瞬態電壓抑制二極管被用于各種汽車系統用作分流/瞬態浪涌保護器

如圖3所示，瞬態電壓抑制二極管TPSMA6L15A被置放于電子控制單元、傳感器、安全氣囊、控制器、電機等等之前的保護。交流發電機向電子設備供電時，瞬態電壓抑制二極管將防止不希望的瞬變，從而允許直流操作12-14V電壓的電氣系統。 汽車總線保護

目前最流行的通信總線標準是CAN和LIN母線。

CAN總線(控制區域網絡)是一種汽車總線標準，旨在允許微控制器和設備在車輛內相互通信，而勿須主機。

CAN 總線是一種以信息為導向的協議，專門為汽車應用程序設計，但目前同樣在其它區域使用，如航空航天、工業自動化和醫療設備。

流行的高速CAN總線協議屬于ISO11898-2，在嚴酷環境下，該區別協議適用于高速(1.0Mbps)和中速(125Kbps)的應用程序。

ISO11898-2母線由CAN_H 和 CAN_L數據線以及共同接地信號組成。其有12V和24V系統，配備不同的總線電壓。

表 2 高速 CAN 規范

LIN (本地連接網絡)總線標準是串行網絡協議，用于車輛元件之間的通信。隨著車輛中技術和設施實現的增長，引發對廉價串行網絡的需求，因為使用CAN母線實現汽車中各元件的通信太昂貴。歐洲汽車制造商開始使用不同串行通信拓撲，導致兼容性問題。